JP2917393B2 - プロジェクタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶プロジェクタの光学的構造に関する。

〔従来の技術〕

従来の液晶プロジェクタは、特開昭63−247720の様
に、白色光源と、三原色分光用の第一のダイクロイック
ミラー群、画像形成素子、第二のダイクロイックミラー
群、および投写レンズより構成されていた。また、前記
白光源と第一のダイクロイックミラー群との間にコール
ドミラーを挿入し、白色光源より発する光線のうち、可
視光だけを第一のダイクロイックミラー群へ入射するよ
うに構成された液晶プロジェクタも市販されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前述の従来技術では、液晶ライトバルブや、
液晶ライトバルブと光源の間に配置された偏光板の温度
上昇が十分に抑えられないという問題点を有する。この
原因は、液晶プロジェクタの光源として、従来使用され
ていたハロゲンランプに替ってメタルハライドランプが
使われだしたことにある。従来のハロゲンランプは、タ
ングステンの高温発光を利用したランプなので、赤外波
長の光が多量に出射され、この赤外線を吸収した偏光板
や液晶ライトバルブに温度上昇が生じていた。したがっ
てコールドミラーを使って可視光のみ利用するという従
来の考え方は、ハロゲンランプを使う際には、たいへん
効果的であった。しかし、メタルハライドランプでは、
アーク中における金属元素の発光を利用しているので、
赤外線などは弱く、可視光がたいへん強い。この強い可
視光線が、偏光板や、液晶ライトバルブに吸収されるこ
とで、温度上昇が生じる。したがって従来の方法では、
温度上昇を抑えることができない。

そこで本発明は、このような問題点を解決するもの
で、その目的とするところは、画像形成素子である偏光
板や、ライトバルブの温度上昇を抑え、画面の明るいプ
ロジェクタを提供するところにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、光源と、前記光源から出射された光のうち
特定の偏光成分の光を選択する偏光板と、前記偏光板か
ら出射された光を変調するライトバルブと、前記ライト
バルブからの光を投写する投写手段とを備えたプロジェ
クタであって、前記偏光板は、前記光源と前記ライトバ
ルブとの間に配置され、前記光源と前記偏光板との間に
は、前記光源から出射された光から不要な偏光成分の光
を除去する偏光除去手段が設けられ、前記偏光除去手段
によって不要な偏光成分の光が除去された光が前記偏光
板に入射されてなることを特徴とする。

〔実 施 例〕

第１図は本発明の実施例における平面図である。１は
白色光源であるメタルハライドランプ、２は反射板、３
はガラス板、４はガラス板ケース、５は放熱フィン、６
は熱線カットフィルタ、７は緑反射ダイクロイックミラ
ー、８はミラー固定板、９は集光レンズ、10は集光レン
ズ、11はミラー、12は赤反射ダイクロイックミラー、13
はミラー固定板、14、18、22は偏光板固定ガラス、15、
19、23は偏光板、16、20、24は液晶ライトバルブ、17、
21、25は下ライトガイド31に設けられた穴、26は赤反射
ダイクロイックミラー、27はミラー固定板、28はミラ
ー、29は黄反射ダイクロイックミラー、30はミラー固定
板、31は下ライトガイド、32は投写レンズである。ま
た、41、42、43は偏光板、49はファンである。また、斜
視図を第２図に示す。33はファン、34は上ライトガイ
ド、35はフォーカス調整ネジ、36は左右方向調整ネジ、
37は上下方向調整ネジ、38はフォーカス調整ネジであ
る。本実施例の構造は次のとおりである。白色光源であ
るメタルハライドランプ１は反射板２に固定されてお
り、メタルハライドランプ１の出射光線の大部分は、反
射板２の開口側前面に反射される。このうち、赤外線反
射コートを施した熱線カットフィルタ６で赤外光は反射
され、可視光のみ透過し、出射される。なお、この赤外
反射コートは、紫外線に対しても、大部分を反射するこ
とが確認されている。熱線カットフィルタ６の背部に、
ガラス板３をガラス板ケース４内に固定したものを設置
する。このガラス板３は、屈折率をｎとすると、光線に
対して、90゜−ATN（1/n）の傾きを持たせることで、光
線とガラス３の法線を含む面に垂直な面の偏光成分を反
射する作用をする。ガラス板１枚で、約15％の偏光成分
を反射するので、数枚重ねて用いればかなりの偏光成分
を反射することができる。このように、一方向の偏光成
分を除去する目的は、偏光板15、19、23の温度上昇を抑
えることにある。通常、液晶プロジェクタは、だ円偏光
する光から偏光板15、19、23によって直線偏光を得た
後、液晶ライトバルブ16、20、24で、せん光させ、再び
偏光板41、42、43で直線偏光成分のみ取り出すしくみに
なっている。液晶ライトバルブ16、20、24でのせん光す
る角度の大小を電気信号で制御することで、偏光板41、
42、43を通過する光量が変わる。このように、液晶プロ
ジェクタでは始めから直線偏光しか利用せず、これと直
交する偏光成分は、最初の偏光板15、19、23で吸収され
熱となる。これによる偏光板15、19、23の温度上昇は、
150Wのメタルハライドランプ１では、100℃にも達し、
偏光板を焼くほどになる。したがってガラス板３を使
い、入射光線をそのブリュースター角とすることで、不
要な偏光成分の光を除去し、偏光板15、19、23を熱から
守る。この際、ガラス板の配置方法として、第３図に示
すように、一板のガラス板が光路の全範囲をおおう方法
が従来より提案されてきた。44は白色光源であるメタル
ハライドランプ、45は反射板、46はガラス板である。こ
の従来例では、ガラス板46の長さが大きいために、メタ
ルハライドランプ44と、液晶ライトバルブとの距離が長
くなり、液晶ライトバルブに光が集められずに明るさが
低下するという問題点があった。また、全体の大きさも
大きくなってしまうという問題点があった。そこで、本
実施例第１図では、ガラス板３をＶ字形にすることで、
メタルハライドランプ１と液晶ライトバルブ16、20、24
との距離を短くし、集光を容易にした。また、第４図に
本発明の液晶プロジェクタの実施例のうち、白色光源か
らガラス板までの構成の一例の側面図を示す。44はメタ
ルハライドランプ、45は反射板、47はガラス板、６は熱
線カットフィルタである。ガラス板47は、光線に対し、
ブリュースター角度だけ傾いている。また、光線量の最
も多い中心部は、光線が通過するガラス板47の枚数を多
くし、光線量の少ない周辺部においては、ガラス板47を
なくしたりしてもよい。そうすれば、周辺での光量低下
を防ぐとともに、最も熱の集まる中央部で、不要偏光成
分の除去が大量にできる効果がある。第５図に本発明の
液晶プロジェクタの実施例のうち光源からガラス板まで
の構成の一例の側面図を示す。48はガラス板である。本
実施例は、ガラス板48をさらに分割してある。この際中
央に近いものほどガラス板48の枚数を多くし、周辺部を
少なくしてもよい。そのように構成すれば、防熱が必要
な中央部の温度上昇が抑えられる他、周辺部が暗くなら
ないメリットがある。さらには、光源であるメタルハラ
イドランプ44と液晶ライトバルブとの距離がたいへん短
くなり、液晶ライトバルブに集光しやすく、明るい画面
となる。なお、機器の小型化により、可搬性が向上する
ことで、用途が広がったり、コストダウンが可能とな
る。なお、実施例第１図、４図、５図に用いるガラス板
は、クラウンガラスなどの光学ガラスを用いれば、透過
率、耐熱性など性能的に問題がない、しかし、本実施例
のように、熱線フィルタ６をメタルハライドランプ１、
44とガラス板３、47、48との間に入れることで、ガラス
板の温度上昇が抑えられる。したがって、耐熱性のさほ
ど高くないソーダガラス、白板ガラスも、これらのガラ
ス板３、47、48の材料として使用できる。ソーダガラ
ス、白板ガラスなどは、材料費が光学ガラスに比べたい
へん安いので、大きなコストダウンとなる。実施例第１
図では、ファン49をメタルハライドランプ１、熱線カッ
トフィルタ６、ガラス板３に平行して配置してある。こ
れは、発熱源であるメタルハライドランプ１と、断熱材
である熱線カットフィルタ６、及びガラス板３を１つの
ファン49で効率よく冷却することを目的とするものであ
る。これにより、ダイクロイックミラー群に光線が入る
前に大半の発熱成分は除去できる。さらにその熱をファ
ン49で、機器外に廃出できる。したがって液晶ライトバ
ルブ16、20、24や、偏光板15、19、23の温度上昇が抑え
られて、性能及び信頼性が向上する。

実施例第６図に、本発明液晶プロジェクタの実施例の
うち、白色光源からダイクロイックミラー群手前までの
構成例の側面図を示す。６は熱線カットフィルタ、50は
ガラス板、51はファンである。本実施例は、熱線カット
フィルタ６がガラス板50に対して、メタルハライドラン
プ44と反対側に設置してある。光源から発した光線は、
ガラス板50で、一方の直線偏光成分が除去された後、熱
線カットフィルタ６に達するので、温度上昇が少なくな
る。熱線カットフィルタ６は、通常光学ガラスに誘電体
の薄膜をマルチコートしてつくられている。したがって
熱に対しては、膜がはがれるといった問題があり、第１
図の実施例のようにファン49による冷却が必要となる。
また、ガラス基材自信も、400℃以上の耐熱性を必要と
する高級なものであった。本実施例第６図では、熱線カ
ットフィルタ６の温度上昇が少ないことから、それらの
マルチコート薄膜が、はがれることがなくなる。また、
ガラス基材の耐熱性も、かなり下げられるので、基材が
安くなり、コストダウンとなる。一方、ガラス板50も、
光線に対し、約60℃の角度があることから、一部分が特
に高温になることがなく、耐熱性の低いガラスを用いて
もよい。ガラス板50は、直線偏光成分の反射率が１枚に
つき約15％なので、枚数が多いほど効果が大きい。一方
コストは、枚数に比例して高くなる。したがって耐熱性
の低いコストの低いガラスが使用できるのは、大きなメ
リットがある。また、実施例第１図、及び第６図では、
ガラス板３、50が、光源方向を頂点とするＶ字形となっ
ている。これは、光束を中央方向に屈折させることか
ら、集光の役目も果たしている。反射板２、45が、液晶
ライトバルブ16、20、24に比べ大きい場合には、この集
光効果が画面を明るくする上で、大切となる。また、ガ
ラス板３、50での反射光も、外側へ向うので、放熱の効
果も大きい。実施例第６図では、反射板45の前面を、熱
線カットフィルタ６が、ふさぐことがなく、Ｖ字型のガ
ラス板50があるだけなので、メタルハライドランプ44の
周辺の空気の流通性はよい。したがって、ファン51によ
るランプの冷却効果も大きい。したがって、ランプ寿命
が延びる。さて、実施例第１図では、ガラス板３をガラ
ス板ケース４内に設置している。ガラス板ケース４は、
ガラス板３を固定する他、ガラス板３からの反射光を受
け止め、熱に変えて放熱する働きをする。材質として
は、放熱性のよい黒色アルミニウムなどの、黒体化金属
とする。このガラス板ケース４を下ライトガイド31上に
のせ、固定する。なお、ガラス板３は、ガラス板ケース
４に入れず、直接下ライトガイド31に固定してもよい。
この場合、ダイクロイックミラー群との光軸合わせが容
易というメリットがある。実施例第１図では、ガラス板
ケース４外壁のうち、ガラス板３からの反射光が当たる
部分にフィン５を付けてある。これは、ガラス板ケース
４からの放熱を大きくすることが目的である。また、ガ
ラス板ケース４を用いることで、熱が上下ライトガイド
31、34に直接伝わらなくてしている。この場合、ガラス
板ケース４と下ライトガイド31との間に、断熱のスペー
サを配置すれば、より熱の遮断は完全となる。

次に、実施例第１図のうち、ダイクロイックミラー群
について説明する。ここで、ダイクロイックミラー群と
は、緑反射ダイクロイックミラー７から、黄反射ダイク
ロイックミラー29に至るダイクロイックミラー、集光レ
ンズ、偏光板、液晶ライトバルブによって構成される部
分である。これらのダイクロイックミラー群は、第２図
の斜視図に示すように、上ライトガイド34と、下ライト
ガイド31に固定されている。さらに、このダイクロイッ
クミラー群の冷却のために、下ライトガイド31の下方に
ファン33を配する。メタルハライドランプ１の白色光源
を緑反射ダイクロイックミラー７、赤反射ダイクロイッ
クミラー12により緑、赤、青の三色に分離し、液晶ライ
トバルブ16、20、24に入射させる。一方、液晶プロジェ
クタに入力されたビデオ信号は、緑赤青ごとの信号とし
て分解され、液晶駆動信号に変換された後、各液晶ライ
トバルブ16、20、24に入力される。これらによって、液
晶ライトバルブ16、20、24では、それぞれ緑、赤、青の
投写用の原画が構成される。次に、これらの原画を赤反
射ダイクロイックミラー26、黄反射ダイクロイックミラ
ー29を用いて合成し、投写レンズ32方向へ光を投写す
る。以上が主なダイクロイックミラー群の作用である。

以下に、上記構成のダイクロイックミラー群に関する
新規要素を説明する。第１に液晶ライトバルブ16、20、
24に対する各色の配色である。液晶ライトバルブ16を
緑、同24を青とすることで、液晶ライトバルブの歩留り
を上げ、コストダウンを達成した。この点について説明
する。液晶ライトバルブ16、20、24の関係については、
液晶ライトバルブ16、24は同一構成のものでよく、同20
はそれらとミラー反転の構成でなければならない。一
方、液晶ライトバルブは、数万以上のトランジスタによ
って駆動されている微細画素の集まりである。したがっ
て駆動できない画素ができやすい。液晶プロジェクタと
しては、この欠陥ができるだけ目立たないようにする必
要がある。その方法として、緑の欠陥を減らし、青の欠
陥を許容する方法が考えられる。なぜなら、人の目は緑
色には大変感度が高く、青色には感度が低いからであ
る。したがって、液晶ライトバルブを製造した時、欠陥
の多い物は、青色の液晶ライトバルブ24とし、欠陥の少
ない物は緑色の液晶ライトバルブ16とすれば、欠陥が原
因で使用できない液晶ライトバルブの数は最小となる。
したがって、液晶ライトバルブの歩留りが向上したと同
等のこととなるため、コストダウンが可能となる、この
ことは、液晶ライトバルブの価格を決めている要因のう
ち、歩留りが無視できないことを考えれば、効果はたい
へん大きい。その他に、液晶ライトバルブ24の位置に、
青色光を導くことは、偏光板23、及び液晶ライトバルブ
24の冷却面からも効果が大きい。なぜなら、青色は波長
が短いため、エネルギーが大きく、したがって偏光板23
などによる吸収が生じた場合、最も温度上昇が大きい。
この放熱を促すために下ライトガイド31の下方にファン
33が設置されている、しかし、３枚の液晶ライトバルブ
の配置がクランク状であるため、小型のファン33のみ
で、３枚同時に効率よく冷却することはむずかしい。第
１図から見てわかるように、ファン33の外周付近に配さ
れる液晶ライトバルブ16、24、及び偏光板15、23の冷却
が効率的であり、中央付近の液晶ライトバルブ20、及び
偏光板19の冷却は、あまりよくない。したがって、液晶
ライトバルブ24を青画面制御用とすることは、冷却にと
ってもよく、偏光板23、及び液晶ライトバルブ24の性
能、信頼性を大きく高めることとなる。なお、メタルハ
ライドランプ１では、発光成分のうち緑色成分もかなり
高く、液晶ライトバルブ16も高温になりやすいが、本実
施例では、青色同様に、液晶ライトバルブ16がファン33
の外周部にあるので、冷却効果が大きくなっている。次
に第１図のダイクロイックミラー群の偏光について、記
す。一般に反射平面に対し、その法線と、光の進行方向
を含む平面に平行な偏光成分をＰ成分、垂直な偏光成分
をＳ成分という。これを第７図に示す。また、緑反射ダ
イクロイックミラー７、赤反射ダイクロイックミラー1
2、赤反射ダイクロイックミラー26、黄反射ダイクロイ
ックミラー29の特性を第８図に示す。一般に、Ｓ偏光と
Ｐ偏光とは、ことなる特性を持つ。実施例第１図では、
液晶ライトバルブ16、20、24の前後の偏光板15−41、19
−42、23−43の吸収軸の方向によって２通りの光学系が
可能である。まず第１に、前後の偏光板の吸収軸方向が
概平行な時について述べる。この場合、偏光板15、19、
23の前のダイクロイックミラーと、偏光板41、42、43後
のダイクロイックミラーで、偏光方向は同じとなる。黄
反射ダイクロイックミラー29の特性がＰ偏光よりＳ偏光
の方がすぐれているため、Ｓ偏光を用いる。つまり、第
８図に示すように、黄反射ダイクロイックミラー29は、
長波長帯での反射率が悪いため、Ｐ偏光成分が使えな
い。したがって、すべてのダイクロイックミラーで、第
８図の点線で示すＳ偏光を用いる。この際、Ｐ偏光分
は、一部はガラス板３で反射され、除去される。しかし
残りは、偏光板15、19、23に吸収され、熱となる。特
に、青色画像用の偏光板23におけるＰ偏光成分の吸収が
大きくなり、温度上昇が大きい。したがって、偏光板23
の材質を高耐熱性のものにしたり、ファン33からの風量
を最大とし、冷却を大きくする。

次に、液晶ライトバルブの前後の偏光板の吸収軸が概
直交している場合の光学系構成例について記す。この場
合も、前述した吸収軸が概平行の場合と同様の理由で、
光の合成としての赤反射ダイクロイックミラー26、及び
黄反射ダイクロイックミラー29では、Ｓ偏光を用いる。
液晶ライトバルブの前後の偏光板で、吸収軸が概直交し
ているため、メタルハライドランプ１からの光を分離す
る過程では、Ｐ偏光を用いる。この場合の緑反射ダイク
ロイックミラー７、及び赤反射ダイクロイックミラー12
の特性は、第８図の実線に示すＰ偏光特性となる。した
がって、Ｓ偏光成分が偏光板15、19、23で熱となる。Ｓ
偏光成分のうち、一部はガラス板３で反射され除去され
る。しかし、緑色、および青色における偏光板15、23に
は、多くのＳ偏光が反射され、高温となる。特に青色画
面制御用の偏光板23では、エネルギーの高い青色が吸収
されるので、温度上昇が大きい。したがって、冷却用の
ファン33からの風量が大きくなるように、下ライトガイ
ド31に大きな穴25をあける必要がある。また、青色に、
高耐熱用偏光板を使ってもよい。一般に偏光板は、青色
の偏光率が悪いが、高耐熱用偏光板は、一般の偏光板に
比べ青色の偏光率が高い。したがって、青い光を偏光板
で良く遮断できることとなり、高コントラストが得られ
るという効果もある。なお、実施例１では、偏光板15、
19、23は光が直接当たり温度も上がるので、偏光板固定
ガラス14、18、22に貼って、変形を防止している。この
際、偏光板固定ガラス14、18、22の光源側には、反射防
止用の薄膜コートをしてある。反対側の面は、偏光板が
貼りつけられるので、反射防止はしていない。なぜな
ら、空気からガラスといった屈折率の大きく変わる場合
にのみ、表面での反射が生じるからである。ガラスと、
偏光板との間には、粘着層である樹脂があり、屈折率の
変化が小さいので、反射防止コートはしない。また、液
晶ライトバルブから投写レンズ32側にある偏光板41、4
2、43は、温度上昇が少ないので、ガラスには貼り付け
ていない。なお、偏光板の温度上昇対策として、光源側
の偏光板15、19、23は、高耐熱性の偏光板を用い、投写
レンズ32側の偏光板41、42、43には、一般の高コントラ
スト用の偏光板を用いてもよい。また、緑色画面用の偏
光板固定ガラス14にのみ、反射防止コートをせず、他の
偏光板固定ガラス18、22にのみ反射防止コートをすれ
ば、緑色の光量が他に比べて低下する。メタルハライド
ランプ１のように緑色が強い光源の色の調整として、利
用できる。また、偏光板15、19、23、及び液晶ライトバ
ルブ16、20、24の前後に、上下ライトガイド31、32に穴
17、21、25、39、40を設け、ファン33からの風を偏光
板、及び液晶ライトバルブ両面に流している。これによ
り、これら素子の温度上昇を防ぎ、高光束の明るい画質
を得ることができる。

次に、実施例第１図の各ダイクロイックミラーの波長
について説明する。緑反射ダイクロイックミラー７は、
白色光のうち緑色のみを反射する。赤反射ダイクロイッ
クミラー12は、赤色のみを反射する。また、ミラー11、
28は、全波長域に渡る反射ミラーである。赤反射ダイク
ロイックミラー26は、黄〜赤色を反射するミラーであ
る。これにより、この赤反射ダイクロイックミラー26に
入射される緑、及び赤色光が、赤反射ダイクロイックミ
ラー26の傾き変化、バラツキによって、色が変化するこ
とを防止できる。黄反射ダイクロイックミラー29は、青
色のみ透過し、緑〜赤は反射する特性を持っている。こ
れは、次の理由による。緑反射ダイクロイックミラー
７、及び赤反射ダイクロイックミラー12によって、メタ
ルハライドランプ１からの白色光は緑、及び赤色のみ反
射し、除かれる。したがって、液晶ライトバルブ24に
は、青から緑およびだいだいの光が通過する。これらの
波長のうち、だいだい色は、青色にとって不要の光であ
る。なぜなら、これらのだいだい色が混色されると、青
色は純度が低下し、汚れた色になるからである。したが
って、黄反射ダイクロイックミラー24で、青色のみ透過
させる。また、この特性によって、赤反射ダイクロイッ
クミラー26方向からきた緑、および赤色光は、黄反射ダ
イクロイックミラー29で反射され、投写レンズ32に入射
される。以上が、本実施例第１図のミラー群波長特性で
ある。また、合成系のダイクロイックミラー群に関して
は、スクリーン投影像のボケが最小になるよう構成して
ある。つまり、液晶ライトバルブ16の像は、赤反射ダイ
クロイックミラー26を通過し、黄反射ダイクロイックミ
ラー29で反射し、投写レンズ32よりスクリーンに投影さ
れている。この際、赤反射ダイクロイックミラー26を通
過することで、非点収差が生じ、像の解像度を落とす。
また、黄反射ダイクロイックミラー29で反射する際、ミ
ラーの面精度不足により、収差を生じる。このような光
線がミラーを通過したり、反射したりすることによる収
差の発生は、他の液晶ライトバルブについても同様であ
る。これらの収差をなくすためには、ミラーの厚みを薄
くすることと、ミラーの反射面の面精度を出すことが必
要とされる。しかし、両者は、相反することである。つ
まりミラーの面精度を高めるためには、ミラーの厚みを
厚くする必要があるが、このことは、ミラー透過による
非点収差を大きくすることとなる。本実施例第１図で
は、この矛盾を解決するために、次の構成としている。
すなわち、ミラー面精度が特に問題となるのは投写レン
ズ32手前のダイクロイックミラー29であるから、ダイク
ロイックミラー29は、厚く、面精度の高いものとする。
一方、ダイクロイックミラー29を通過する光は、青色の
液晶ライトバルブ24の像とした。青色は、比視感度が最
も低く、他色に比べて、多少ボケていても、さほど問題
とはならないからである。なお、ミラー28については、
通過する光はないため、厚みを十分とって、高い平面度
を与えている。また、赤反射ダイクロイックミラー26
は、投写レンズ32より、やや遠くにあるので、平面の面
精度は、ダイクロイックミラー29よりも低くても、収差
の量は少ない。したがって、ダイクロイックミラー26を
薄くし、面精度を落とすとともに、液晶ライトバルブ16
の像の、ダイクロイックミラー26通過によるボケを最小
限としている。これによって、比視感度の高い緑、およ
び、赤色の液晶ライトバルブ16、20の収差をおさえ、全
体の画質の解像度を上げている。以上のように、投写レ
ンズ32に最も近いダイクロイックミラー29を、厚く、面
精度の高い物とし、他のダイクロイックミラー26につい
ては、薄い物とし、かつ、比視感度の大きな緑色につい
ては、厚いダイクロイックミラーを通過させない構成と
する、このことで、解像度の高い液晶ビデオプロジェク
ターが得られる。解像度を落とさない手段としては、液
晶ライトバルブ20に、緑色を通し、ダイクロイックミラ
ー26、29を厚く、面精度の良いものとする方法もある
が、前述したように、緑色の液晶ライトバルブに要求さ
れる欠陥の少なさを考えると、本実施例のように、液晶
ライトバルブ16に緑色を配することは、実質上の歩留り
を上げられるという大きな効果がある。

第９図に、第１図に示した実施例の光分離系の、ミラ
ー固定構造の斜視図を示す。光分離系とは、緑反射ダイ
クロイックミラー７、および、赤反射ダイクロイックミ
ラー12を指す。52はミラー固定板、53は位置決め用ダ
ボ、54はライトガイドに固定するためのネジ穴、55はダ
イクロイックミラー、56、57はミラー押さえ板である。
また58は入射光線、59は反射光線、60は透過光線であ
る。ダイクロイックミラー55は、ミラー固定板52に、ミ
ラー押さえ板56、57で圧接固定されている。その方向
は、入射光線58の反対側に、固定されている。これによ
りミラー固定板52の窓部が見切りとなり、反射光59と透
過光60が、開口部周辺で等しい光の分布となる。すなわ
ち、反射光59と透過光60を再び合成した時、光の分布が
同じことから、画面周辺が色づくことがなくなる。

第10図に第１図に示した実施例の光合成系のミラー固
定構造の斜視図を示す。光合成系とは、赤反射ダイクロ
イックミラー26と黄反射ダイクロイックミラー29を指
す。61はミラー固定板、62は位置決め用ダボ、63はライ
トガイドに固定するためのネジ穴、64はダイクロイック
ミラー、65、66、はミラー押さえ板、67はネジ穴68は入
射光Ａ、69は入射光Ｂ、70は透過光、71は、反射光であ
る。ダイクロイックミラー64は、ミラー押さえ板65、66
によってミラー固定板61に圧接固定されている。なお、
ダイクロイックミラー64とミラー固定板61と間に、両面
テープを挟むと、ダイクロイックミラー64が、衝撃でお
れることがなくなる。本実施例では、入射光68、69のそ
れぞれの見切りがミラー固定板61の窓部となっている。
したがって、開口部である窓部周辺での光の分布が入射
光Ａの透過光70と、入射光Ｂの反射光71とで同じにな
る。このことは、画面周辺部において、色づきがなくな
ることを意味している。以上、第10図、および第11図の
ように、ダイクロイックミラー後の光の開口が、透過
光、および反射光ともにミラー固定板52、61の開口部に
よって決まる方向に、ダイクロイックミラー55、64とミ
ラー固定板52、61を設定すれば、画面の周辺部での三原
色混合割合不良による色づきがなくなるという効果があ
る。

次に、実施例第１図の集光レンズ９、10について説明
する。これらの集光レンズは、メタルハライドランプ１
から発し、反射板１で反射した光を液晶ライトバルブ1
6、20、24へ集光する働きをする。本実施例では、集光
レンズ９、10を１番目の分離用ミラーである緑反射ダイ
クロイックミラー７と、２番目のミラーであるミラー1
1、および赤反射ダイクロイックミラー12との間に、そ
れぞれ入れたので、集光レンズ９、10のためのスペース
を特に設ける必要がない。つまり、集光レンズ９、10を
本実施例の位置に入れることは、小型化となる利点があ
る。また、集光上からも、この位置にレンズを挿入する
ことで、最も明るくなる。なぜならば、メタルハライド
ランプ１は、たいへん温度が高くなるので、その対策と
して反射板２はかなり大きなものとなる。反射板２をガ
ラスでつくると、口径が約8mmと大きくなる。一方、偏
光板、及び、液晶ライトバルブは、熱に対して弱い。こ
の対策として、不要な偏光成分を予め除くためのガラス
板３が必要となる。したがって、光源であるメタルハラ
イドランプ１と、および反射板２と液晶ライトバルブ1
6、20、24との距離は、かなり長いものとなる。一般
に、反射板２は、光の集光性を高めるために、パラボラ
の反射面としている。また、光源であるメタルハライド
ランプ１の発光部をそのパラボラの焦点より、弱若手前
に出すことで、集光径は小さくできる。しかし、光源と
液晶ライトバルブの距離が長いこと、反射板２の口径に
対し、液晶ライトバルブの開口が小さいこと、メタルハ
ライドランプ１の発光部が点でなく、数ミリの線である
ことなどから、液晶ライトバルブ16、20、24に有効に集
光することは、集光レンズ９、10なしでは、不可能であ
る。この集光レンズ９、10の意味は、次のとおりであ
る。まず、反射板２の焦点より少し手前にメタルハライ
ドランプ１の発光部を置くことにより、集光レンズ９、
10の開口部程度に光が絞られる。これを、さらに集光レ
ンズ９、10で、液晶ライトバルブ16、20、24の開口部の
大きさまで絞り込む。これによる効果は、集光レンズな
しの場合に比べ、約1.5倍以上の明るさである。なお、
本実施例の構成では、反射板２をパラボラ形状とし、そ
のｆ値をｆ＝9mmから12mm、口径を65mmから86mm、パラ
ボラの焦点とメタルハライドランプ１の中心を2mmから
4.5mm開口側に出すよう設定してある。また、集光レン
ズ９、10は、焦点距離100mmから250mmの間に設定すれば
よい。第11図に上記構成の際の光源、パラボラ焦点の距
離と明るさの関係を示す。光源が、パラボラ焦点に近い
時は、周辺の明るさは出るが、全体の明るさが不十分で
ある。また、光源が、パラボラ焦点よりかなり前に出る
と、周辺部、全体の明るさともに低下する。以上が、実
施例第１図の集光レンズ９、10に関する説明である。

次に、実施例第１図の偏光板15、19、23、液晶ライト
バルブ16、20、24、偏光板41、42、43の取付、調整につ
いて説明する。前述したように、偏光板15、19、23は光
線に直接当たるため、かなりの高温となる。そのため、
ファン33がライトガイド下31下方にあり、冷風を、下ラ
イトガイド31の穴17、21、25を通して、偏光板の両面に
送り込んでいる。そして、第２図に示すように、穴39、
40を通して抜いている、しかし、ファン33の故障停止な
どで、偏光板15、19、23は急激に熱くなる場合も十分考
慮する必要がある。偏光板は一般に薄い樹脂なので、変
形しやすい。したがって、その保護のために、偏光板固
定ガラス14、18、22に貼りつけてある。液晶ライトバル
ブ16、20、24に関しても、両面空気冷却構造をとってい
る。さて液晶ライトバルブ16、20、24は、投写レンズ32
に対して、一定の距離となるように調整するフォーカス
調整、また、３枚の液晶ライトバルブの各画素を投写レ
ンズ32で投写した際、１つに合うようにする画素合わせ
調整の２つの調整が必要となる。このうち、フォーカス
調整は、３つの液晶ライトバルブ16、20、24について必
要であり、画素合わせ調整は１枚の液晶ライトバルブに
対して、他の２枚の液晶ライトバルブを合わせる。第２
図にこれらの調整機構の実施例を示す。液晶ライトバル
ブ20と、投写レンズ32との距離は、フォーカス調整ネジ
35によって、調整可能となっている。また、液晶ライト
バルブ16と投写レンズ32との距離は、フォーカス調整ネ
ジ38によって、調整可能である。また、液晶ライトバル
ブ16は、液晶ライトバルブ20に対して、各画素を一致さ
せるために、左右方向調整ネジ36、及び上下方向調整ネ
ジ37によって、それぞれ左右、上下方向に移動できる。
液晶ライトバルブ24の調整については、液晶ライトバル
ブ16の調整と同様である。なお、液晶ライトバルブ20と
16は、赤反射ダイクロイックミラー26によって、ミラー
対称の関係にあるので、液晶ライトバルブ20に対する液
晶ライトバルブ16のずれ量は小さい。したがって液晶ラ
イトバルブ16の調整量を液晶ライトバルブ24に比べて小
さく設定してもよい。また、液晶ライトバルブ20と24
は、黄反射ミラー29に対してミラー対称なので、黄反射
ミラー29の取りつけ角度によって、両者の画素ずれ量
が、大きく変化する。したがって、液晶ライトバルブ24
の調整量を大きく設定してもよい。また、黄反射ダイク
ロイックミラー29の取りつけ角度を調整できるような機
構とミラー固定板30につけてもよい。

次に液晶ライトバルブ16、20、24の実施例の側面図を
第12図に示す。また、平面図を第13図に示す。72はバス
基板、73はTFT基板、74は対向基板75はコネクタ、76は
ブラックストライプ、77は見切りである。TFT基板73、
及び対向基板74は透明物質であるガラスを基材として作
られている。TFT基板73上には、各画素のスイッチング
をするためのトランジスタが構成されている。また、対
向基板74上には、TFT基板73上のトランジスタを光から
保護するための、ブラックストライプ76が形成されてい
る。TFT基板73の光による温度上昇は、このブラックス
トライプ76による光の吸収、およびTFT基板73、対向基
板74の基材による光の吸収が原因である。したがって、
ブラックストライプ76に、光の反射率が高い物質を用い
ることがよい。たとえば、アルミニウム、ニッケルなど
である。これによって、液晶ライトバルブの光による温
度上昇が防止でき、性能がよく、信頼性の高い液晶プロ
ジェクタが構成可能である。なお、対向基板74上には、
見切り77が構成してある。本実施例では見切り77を対向
基板74の緑いっぱいにとることで、TFT基板73上の素子
を光から保護している。

次に、実施例第１図、および第２図の全体的な構成の
特徴を述べる。本実施例では、メタルハライドランプ
１、上ライトガイド34、下ライトガイド31、およびそれ
らライトガイドに入るダイクロイックミラー群、投写レ
ンズ32をすべて、水平に配置した。また、液晶ライトバ
ルブ冷却用のファン33を下ライトガイド31の下方に配置
し、ランプ冷却用のファン49をメタルハライドランプ１
および除熱用のガラス板３、熱線カットフィルタ６の側
面に配置した。以上の構成によれば、液晶プロジェクタ
の高さが小さくなり、平面的となるため、デザイン的に
すぐれている。また、ビデオ機器、オーディオ機器と重
ね置きができるので、設置に好都合である。また、平面
的な形状であるため、上面からの熱の放射が効率的であ
る。といった効果がある。また、下ライトガイド31に投
写レンズ32を直接固定すれば、投写レンズ32と各液晶パ
ネルとの距離が正確に出るので、各液晶パネルの像を合
わせる調整も、簡単にできるというメリットがある。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明は、光源と、前記光源から出射
された光のうち特定の偏光成分の光を選択する偏光板
と、前記偏光板から出射された光を変調するライトバル
ブと、前記ライトバルブからの光を投写する投写手段と
を備えたプロジェクタであって、前記偏光板は、前記光
源と前記ライトバルブとの間に配置され、前記光源と前
記偏光板との間には、前記光源から出射された光から不
要な偏光成分の光を除去する偏光除去手段が設けられ、
前記偏光除去手段によって不要な偏光成分の光が除去さ
れた光が前記偏光板に入射されてなることにより、光源
とライトバルブとの間に配置された偏光板の熱による劣
化を防止することができる。

さらに、前記偏光除去手段をＶ字形に配置された複数
のガラス板で構成することにより、光源とライトバルブ
との距離を小さくすることができ、小型で集光が容易な
プロジェクタを得ることができる。

また、前記偏光除去手段を複数のＶ字形に配置された
複数のガラス板で構成すれば、光源とライトバルブとの
距離をさらに縮めることが可能となる。

さらにまた、Ｖ字形の中央部に配置する前記ガラス板
の枚数を周辺部に配置する前記ガラス板の枚数よりも多
くすることにより、周辺部での光量低下を防ぐと共に、
最も熱の集まる中央部で、不要な偏光成分の光を大量に
除去することが可能となる。

次に、本発明のプロジェクタにおいて、前記光源と前
記偏光除去手段との間に熱線カットフィルタを設けれ
ば、偏光除去手段の温度上昇を抑えることができる。し
たがって、偏光除去手段に耐熱性がさほど高くない安価
な材料を用いることが可能となる。

一方、前記偏光除去手段と前記偏光板との間に熱線カ
ットフィルタを設ければ、熱線カットフィルタの熱によ
る劣化を防ぐことが可能となり、また、熱線カットフィ
ルタに耐熱性がさほど高くない安価な材料を用いること
ができる。

さらに、前記光源、前記熱線カットフィルタ、前記偏
光除去手段の配置方向と略平行にファンを設ければ、こ
れらを少ないファンで効率良く冷却することが可能とな
る。

次に、前記偏光成分除去手段をケース内に配置すれ
ば、ケースで偏光成分除去手段で除去された不要な偏光
光を受け止め、これを効率よく熱に変えて放出すること
ができるので、冷却効率が向上する。

特に、前記偏光除去手段がライトガイド内に収納され
ている場合、ライトガイドを通じて他の光学要素の熱上
昇を招くおそれがあるが、前記ケースと前記ライトガイ
ドとの間に断熱材を配置すると、ほぼ完全に熱を遮断す
ることが可能となり、このような不具合を解消すること
が可能となる。

一方、前記偏光板、前記ライトバルブ、前記偏光成分
除去手段がライトガイド内に収納されている場合に、前
記偏光成分除去手段を前記ライトガイドに直接固定すれ
ば、偏光成分除去手段と他の光学要素との光軸あわせを
容易にすることができる。

最後に、本発明のプロジェクタにおいて、前記偏光成
分除去手段から除去される前記不要な偏光光が照射され
る部分に放熱フィンを設けると、冷却効率の高いプロジ
ェクタを得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の液晶プロジェクタ実施例の平面図、第
２図は本発明の液晶プロジェクタの実施例の斜視図、第
３図は従来の液晶プロジェクタの白色光源からガラス板
までの構成の側面図、第４図は本発明の液晶プロジェク
タの実施例のうち、白色光源からガラス板までの構成の
側面図、第５図は本発明の液晶プロジェクタの実施例の
うち、白色光源からガラス板までの構成の側面図、第６
図は本発明の液晶プロジェクタの実施例のうち、白色光
源からガラス板までの構成の側面図、第７図は偏光の説
明図、第８図はダイクロイックミラーの特性図、第９図
は本発明の液晶プロジェクタの光分離系のミラー固定構
造の実施例の斜視図、第10図は本発明の液晶プロジェク
タの光合成系のミラー固定構造の実施例の斜視図、第11
図は、本発明の液晶プロジェクタの実施例での光源、パ
ラボラ焦点の距離と明るさの関係図、第12図は本発明の
液晶プロジェクタの液晶ライトバルブの実施例の断面
図、第13図は本発明の液晶プロジェクタの液晶ライトバ
ルブの実施例の平面図である。 １……白色光源であるメタルハライドランプ ２……反射板 ３……ガラス板 ４……ガラス板ケース ５……放熱フィン ６……熱線カットフィルタ ７……緑反射ダイクロイックミラー ８……ミラー固定板 ９……集光レンズ 10……集光レンズ 11……ミラー 12……赤反射ダイクロイックミラー 13……ミラー固定板 14……偏光板固定ガラス 15……偏光板 16……液晶ライトバルブ 17……穴 18……偏光板固定ガラス 19……偏光板 20……液晶ライトバルブ 21……穴 22……偏光板固定ガラス 23……偏光板 24……液晶ライトバルブ 25……穴 26……赤反射ダイクロイックミラー 27……ミラー固定板 28……ミラー 29……黄反射ダイクロイックミラー 30……ミラー固定板 31……下ライトガイド 32……投写レンズ 33……ファン 34……上ライトガイド 35……フォーカス調整ネジ 36……左右方向調整ネジ 37……上下方向調整ネジ 38……フォーカス調整ネジ 39……穴 40……穴 41……偏光板 42……偏光板 43……偏光板 44……白色光源であるメタルハライドランプ 45……反射板 46……ガラス板 47……ガラス板 48……ガラス板 49……ファン 50……ガラス板 51……ファン 52……ミラー固定板 53……位置決め用ダボ 54……ネジ穴 55……ダイクロイックミラー 56……ミラー押さえ板 57……ミラー押さえ板 58……入射光線 59……反射光線 60……透過光線 61……ミラー固定板 62……位置決め用ダボ 63……ネジ穴 64……ダイクロイックミラー 65……ミラー押さえ板 66……ミラー押さえ板 67……ネジ穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03B 21/00 G02F 1/13 G02B 5/30

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源と、前記光源から出射された光のうち
   特定の偏光成分の光を選択する偏光板と、前記偏光板か
   ら出射された光を変調するライトバルブと、前記ライト
   バルブからの光を投写する投写手段とを備えたプロジェ
   クタであって、 前記偏光板は、前記光源と前記ライトバルブとの間に配
   置され、 前記光源と前記偏光板との間には、前記光源から出射さ
   れた光から不要な偏光成分の光を除去する偏光除去手段
   が設けられ、前記偏光除去手段によって不要な偏光成分
   の光が除去された光が前記偏光板に入射されてなること
   を特徴とするプロジェクタ。
2. 【請求項２】請求項１において、前記偏光除去手段は、
   Ｖ字形に配置された複数のガラス板からなることを特徴
   とするプロジェクタ。
3. 【請求項３】請求項１において、前記偏光除去手段は、
   複数のＶ字形に配置された複数のガラス板からなること
   を特徴とするプロジェクタ。
4. 【請求項４】請求項２または３において、Ｖ字形の中央
   部に配置される前記ガラス板の枚数が周辺部に配置され
   る前記ガラス板の枚数よりも多いことを特徴とするプロ
   ジェクタ。
5. 【請求項５】請求項２または３において、前記ガラス板
   は前記光源方向を頂点とするＶ字形に配置されているこ
   とを特徴とするプロジェクタ。
6. 【請求項６】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記光
   源と前記偏光除去手段との間に熱線カットフィルタを設
   けたことを特徴とするプロジェクタ。
7. 【請求項７】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記偏
   光除去手段と前記偏光板との間に熱線カットフィルタを
   設けたことを特徴とするプロジェクタ。
8. 【請求項８】請求項６または７において、前記光源、前
   記熱線カットフィルタ、前記偏光除去手段の配置方向と
   略平行にファンを設けたことを特徴とするプロジェク
   タ。
9. 【請求項９】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記偏
   光成分除去手段はケース内に配置されていることを特徴
   とするプロジェクタ。
10. 【請求項１０】請求項９において、前記偏光除去手段は
    ライトガイド内に収納されており、前記ケースと前記ラ
    イトガイドとの間に断熱材が配置されていることを特徴
    とするプロジェクタ。
11. 【請求項１１】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記
    偏光板、前記ライトバルブ、前記偏光成分除去手段はラ
    イトガイド内に収納されており、前記偏光成分除去手段
    は前記ライトガイドに直接固定されていることを特徴と
    するプロジェクタ。
12. 【請求項１２】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記
    偏光成分除去手段から除去される前記不要な偏光光が照
    射される部分に放熱フィンを設けたことを特徴とするプ
    ロジェクタ。